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机场道面老化特性的多智能体仿真分析与预测研究
| 论文题名： | 机场道面老化特性的多智能体仿真分析与预测研究 |
| 关键词： | 机场沥青道面;沥青热氧老化;紫外光老化;跑道性能;多智能体仿真;预估模型 |
| 摘要： | 随着我国民航迅速发展，飞机起降量快速增长，对机场沥青跑道道面耐久性能提出了更高的要求。受大幅度季节性气候变化、太阳紫外光辐射等自然因素以及发动机喷出的高温气流，在越来越高频次的航班飞机起降作用下，加快了机场沥青道面的老化，使得沥青变得松散，路表开裂，从而导致道面破坏，出现诸如剥落、松散、坑槽等各种问题，是影响机场沥青道面使用性能和寿命的重要因素。目前国内外对机场道面沥青性能老化过程无法精确模拟，也无合适模型将其性能实验数据等信息与机场道面实际老化机理进行真实性匹配。因此，迫切需要深入系统地研究沥青老化机理和特性，以采取相应抗老化预防措施提高机场跑道性能和使用安全性。由于沥青老化过程的复杂性和难解性，本文在收集整理和分析国内外相关资料基础上，对沥青的老化特性和老化机理进行深入研究，建立评价沥青抗老化性能的预测模型和方法，为提高机场沥青道面抗老化性能提供依据和参考。本文的主要研究内容如下： (1)基于多智能体(Multi-Agent)技术的任务分解和仿真分析，对沥青的老化分别从沥青热氧老化仿真和紫外光老化仿真两个方面进行研究。确定研究所采用的环境仿真模拟方法，从试验测试理论、设备要求、试验目的等角度确定试验参数。 (2)对沥青材料仿真结果进行分析研究，将老化后的各沥青试样进行动态频率扫描试验数据结果，利用时温等效原理，通过西格摩德(Sigmoidal)函数，采用非线性最小二乘法以获取不同老化状态下的沥青复数剪切模量与相位角主曲线，分析动态粘弹性函数主曲线所体现出的材料信息。以此为基础，进一步获得沥青在不同老化状态下的交叉模量Gc*(储能模量G'等于损失模量G"时对应的复数剪切模量G*)，分析研究其在老化过程中的粘弹力学行为，以发现老化温度和时间对沥青交叉模量的影响关系。 (3)基于沥青热氧老化仿真从沥青老化动力学角度对沥青(基质沥青和改性沥青)的老化路径进行研究，分析沥青老化的动态过程，结合沥青两阶段的反应模型以及Arrhenius理论，以分析研究沥青的化学组分羰基和交叉模量在不同老化温度和时间状态下的变化规律，揭示沥青热氧老化过程对沥青粘弹性能影响的根本原因。 (4)通过对羰基含量与交叉模量两者间的相关性研究，以发现沥青的羰基含量与其交叉模量关系，同时建立基于沥青交叉模量的沥青老化程度评价指标，以此为基础，建立沥青交叉模量氧化动态模型。 (5)基于沥青紫外光老化仿真，分析研究不同种类的沥青受紫外光辐射强度、老化时间等因素对沥青老化的影响，探讨沥青在不同老化条件下的特征，以建立沥青在不同温度和不同辐射强度情况下的老化速率模型，为预测沥青抗紫外老化性能提供理论依据和技术支持。 (6)基于Christensen-Anderson模型对沥青的粘弹性函数主曲线进行预测方法研究，以快速、简便的获得不同老化状态下的沥青主曲线，为评价和预测沥青老化性能提供参考。同时进一步预测沥青道面在老化作用下何时出现裂缝，以及预测沥青道面的其他性能如车辙因子G*/sinδ、疲劳因子G*sinδ、沥青混合料的动态模量E*等，为提高机场沥青道面抗老化性能提供指导方向。 |
| 作者： | 刘芳 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 夏洪山;艾军 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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